DE4104792A1 - Fmcw-radarsystem mit linearer frequenzmodulation - Google Patents
Fmcw-radarsystem mit linearer frequenzmodulationInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einem Radarsystem mit einem Millimeterwel
len-Oszillator nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon be
kannt, bei einem FMCW-Radarsystem (frequenzmoduliertes Dauer
strich-Radar) die rampenförmig modulierte Sendefrequenz zu lineari
sieren, d. h., daß die Frequenzänderung für die Dauer einer Rampe
pro Zeiteinheit konstant ist. Dabei wird die Oszillatorfrequenz ge
messen und in einer geschlossenen Regelschleife in einem Regelkreis
einem Regler zugeführt. Der Regler bildet in Abhängigkeit von einem
Soll-Istwert-Vergleich eine Stellgröße, die dem Oszillator zugeführt
wird und dessen Frequenz entsprechend nachführt. Es hat sich heraus
gestellt, daß die verwendeten Abstimmelemente, beispielsweise Varak
tor-Dioden wegen ihrer nichtlinearen Kennlinien nur ungenügende Er
gebnisse liefern. Hinzu kommt, daß äußere Einflüsse wie Temperatur
oder Alterung die Kennlinie der Abstimmelemente verändern. Um
dennoch befriedigende Ergebnisse für die Linearität zu erhalten,
sind sehr aufwendige Maßnahmen erforderlich, die relativ hohe Kosten
verursachen. Weiterhin ist ungünstig, daß Regelkreise im allgemeinen
sehr schwinganfällig sind und dann eine einwandfreie Funktion des
Radarsystems nicht gewährleistet ist.
Es ist weiter bekannt, die Frequenzlinien des Oszillators vor dem
eigentlichen Einsatz des Radarsystems in Abhängigkeit von der Tempe
ratur zu vermessen und daraus Korrekturwerte zu ermitteln, die abge
speichert werden. Diese Werte werden dann zur Korrektur der gemesse
nen Kennlinie der Oszillatorfrequenz herangezogen. Zur Durchführung
dieses Verfahrens ist es jedoch erforderlich, einen zusätzlichen
Temperaturfühler zu verwenden, mit dessen Hilfe temperaturabhängige
Korrekturwerte ermittelt werden können. Dieses Verfahren ist sehr
aufwendig, da die Kennlinien für jeden individuellen Oszillator be
stimmt werden müssen. Das Problem der Schwingneigung der Regel
schleife läßt sich jedoch mit diesem Verfahren nicht beeinflussen.
Das erfindungsgemäße Radarsystem mit den kennzeichnenden Merkmalen
des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß zur Linearisie
rung der Oszillatorfrequenz kein Regelkreis erforderlich ist und da
durch das Radarsystem nicht zur Schwingung neigt. Besonders vorteil
haft ist, daß durch die vorgegebene Bewertung der ermittelten Dif
ferenzen das Radarsystem unempfindlich ist gegen Parameterschwankun
gen des verwendeten Osziallators. Ein weiterer Vorteil ist auch dar
in zu sehen, daß Temperatur- oder Alterungseinflüsse selbständig
ausgeglichen werden. Ein Nacheichen ist daher nicht erforderlich.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor
teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch
angegebenen Radarsystems möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß die
Linearität der modulierten Oszillatorfrequenz mittels der Hil
bert-Transformation auf einfache Weise überprüfbar ist. Die Hil
bert-Transformation stellt ein Rechenverfahren dar, mit dem eine
Funktion im Zeitbereich in eine analytische Funktion transformiert
werden kann. Mit der analytischen Funktion kann dann durch Ableitung
der Phase die Momentanfrequenz des Signals berechnet werden.
Besonders vorteilhaft ist, wenn zur Berechnung der Linearität der
modulierten Oszillatorfrequenz wenigstens ein Meßzyklus verwendet
wird. Dadurch erhält man ein erstes Ergebnis innerhalb kürzester
Zeit.
Da im allgemeinen die Linearität der modulierten Oszillatorfrequenz
sich nicht ständig ändert, sondern beispielsweise im wesentlichen
während der Aufwärmphase, genügt die Bestimmung der Linearität der
modulierten Oszillatorfrequenz als Stichprobe. Dadurch wird in vor
teilhafter Weise Rechenzeit gespart.
Treten mehrere Reflexionsobjekte auf, dann ist in vorteilhafter Wei
se das zugehörige Teilspektrum mittels einer Fensterfunktion iso
lierbar und daraus die Linearität bestimmbar. Durch die Isolierung
der Teilspektren ergeben sich eindeutige Werte für die Linearität
bzw. deren Abweichung.
Um den Einfluß von Störimpulsen oder Fehlmessungen zu reduzieren,
ist besonders günstig, Linearitätsabweichungen der Reflexions
spektren durch Mittelwertbildung zu bestimmen.
Ein weiterer Vorteil ist auch darin zu sehen, daß die Sollwerte für
die Linearität der modulierten Oszillatorfrequenz in einer Werteta
belle gespeichert sind. Der Zugriff auf eine Wertetabelle ist im
allgemeinen sehr schnell, so daß die modulierte Oszillatorfrequenz
mit einer hohen Abtastrate gemessen werden kann. Dadurch reduzieren
sich die Fehler in günstiger Weise.
Weitere Vorteile der Erfindung sind der Beschreibung entnehmbar.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge
stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es
zeigen
Fig. 1 ein Blockschaltbild des Ausführungsbeispiels,
Fig. 2
ein Diagramm mit dem zeitlichen Verlauf der Sendefrequenz einer mo
dulierten Oszillatorfrequenz,
Fig. 3 ein Diagramm eines idealisier
ten Spektrums ohne Linearitätsfehler,
Fig. 4 ein Diagramm mit Ref
lexionsspektren und einer Fensterhüllkurve,
Fig. 5 eine Detaildar
stellung aus Fig. 4,
Fig. 6 zeigt ein Diagramm mit dem berechneten
Verlauf der Momentanfrequenz,
Fig. 7 Abweichungen der Momentanfre
quenz vom Mittelwert,
Fig. 8 ein Diagramm mit dem Spektrum einer
korrigierten Oszillatorfrequenz und
Fig. 9 ein Flußdiagramm.
In Fig. 1 ist das Blockschaltbild eines FMCW-Radarsystems darge
stellt. Eine Radareinrichtung 4 weist einen spannungsgesteuerten Os
zillator 7 (VCO) auf. Der Oszillator 7 gibt ein rampenförmig modu
liertes Signal gemäß der Fig. 2 mit der modulieren Oszillatorfre
quenz auf einen Zirkulator 15, der mit einer Antenne 9 verbunden
ist. Das Signal wird von der Antenne 9 abgestrahlt. Die Antenne 9
empfängt die an einem Hindernis reflektierte Strahlung, die über den
Zirkulator 15 an einen Mischer 16 weitergeführt wird. Ein Teil der
Oszillatorenergie wird ebenfalls vom Oszillator 7 ausgekoppelt und
dem Mischer 16 zugeführt. Im Mischer wird dann die Sendefrequenz auf
einen niedrigeren Wert, die Zwischenfrequenz, herabgemischt. Das
herabgemischte Signal steht als Spannungssignal am Ausgang 12 zur
Verfügung. Der Ausgang 12 ist mit dem Eingang eines Analog-Digital
wandlers 2 verbunden. Der Analog-Digitalwandler quantisiert das
Signal und gibt es an einen Eingang der Kontroll- und Recheneinheit
1. Die Kontroll- und Recheneinheit 1 weist einen Mikrocomputer, ein
Eingabe- und Ausgabeport, einen Speicher sowie ein Steuerprogramm
auf entsprechend der Fig. 9. Das Mikrocomputersystem ist per se be
kannt und muß daher nicht näher beschrieben werden. Die Kon
troll- und Recheneinheit weist desweiteren eine Schnittstelle auf,
an die ein übergeordnetes System anschließbar ist.
Ein Ausgang 10 der Kontroll- und Recheneinheit 1 ist mit dem Eingang
eines Digital-Analogwandlers 2 verbunden, der die digitalisierten
Werte in analoge Werte wandelt. Der analoge Ausgang ist mit einem
Eingang 11 der Radareinrichtung 4 verbunden. Das Ausgangssignal des
Analog-Digitalwandlers 2 wirkt auf den Steuereingang des Oszillators
(VCO) 7.
Sowohl der Analog- Digitalwandler 4 als auch der Digital-Analogwand
ler 2 sind bekannte Baugruppen, die nicht näher beschrieben werden
müssen. Die Radareinheit 4 ist per se ebenfalls bekannt.
Im folgenden wird die Funktionsweise des Ausführungsbeispiels
beschrieben.
Bei einem frequenzmodulierten FMCW-Radarsystem (frequenzmoduliertes
Dauerstrich-Radar) ist aus Gründen der Meßgenauigkeit erforderlich,
daß die rampenförmig modulierte Sendefrequenz (Fig. 2) linear geän
dert wird, d. h. für die Dauer einer Rampe ist die Frequenzänderung
pro Zeiteinheit konstant (df/dt = k = konstant).
In Fig. 2 ist eine typische rampenförmig modulierte Oszillatorfre
quenz dargestellt. Wird ein derartiges Signal von einem Objekt im
Abstand d reflektiert und nach einer Laufzeit Td = d/2c mit
c als Lichtgeschwindigkeit wieder empfangen und mit dem Sendesignal
gemischt, dann erhält man als Mischprodukt eine Frequenz
| f = k* Td = k* d/2c | |
| Td Laufzeit, k Frequenzänderung | |
| pro Zeiteinheit | |
| c Lichtgeschwindigkeit |
die dem Abstand d proportional ist. Das Ausgangssignal einer solchen
Radareinheit enthält also für jedes erfaßte Reflexionsobjekt Fre
quenzanteile, aus denen der jeweilige Abstand berechnet werden kann.
Bei dieser Betrachtung werden allerdings Frequenzverschiebungen auf
grund des Doppler-Effekts vernachlässigt. Wegen einer im allgemeinen
geforderten großen Genauigkeit für die Abstandsbestimmung als auch
zur Unterscheidung von mehreren benachbarten Objekten ist eine line
are Modulation der Oszillatorfrequenz erforderlich.
Das von der Radareinheit 4 empfangene und von wenigstens einem Ob
jekt reflektierte Signal wird einem Analog-Digitalwandler 3 zuge
führt und von diesem digitalisiert. Das digitalisierte Signal ge
langt über einen Eingang 13 in die Kontroll- und Recheneinheit 1.
Die Kontroll- und Recheneinheit 1 bestimmt nun mit der Hil
bert-Transformation die Abweichung der gemessenen modulierten Os
zillatorfrequenz von einem linearisierten Sollwert und kann bei Be
darf diese Abweichungen zwischenspeichern. Entsprechend der Abwei
chung von den Sollwerten für die Linearität wird ein Signal gene
riert, das über einen Ausgang 10 auf einen Digital-Analogwandler 2 zu
geführt wird. Dieses Signal wird als Analogsignal dem steuerbaren
Oszillator 7 zugeführt, der die Oszillatorfrequenz entsprechend den
vorgegebenen Sollwerten ändert, so daß nun ein linear moduliertes
Oszillatorsignal über die Antenne 9 abgestrahlt werden kann. Die
Sollwerte zur Korrektur der Linearität der Oszillatorfrequenz sind
in einem Speicher der Kontroll- und Recheneinheit 1 abgelegt, so daß
die Sollwerte in Form einer Wertetabelle verfügbar sind.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, die Sollwerte
für den Frequenzanstieg durch eine Geradengleichung vorzugeben.
Besonders vorteilhaft ist die Bestimmung der Abweichung von der
Linearität der modulierten Oszillatorfrequenz mit Hilfe der per se
bekannten Hilbert-Transformation (1), die im folgenden kurz be
schrieben wird.
Die Hilbert-Transformierte eines reellen Zeitsignals a(t) ist durch
folgende Gleichung definiert:
mit ã(t) als Hilbert-Transformierte.
Die Transformation wandelt das Zeitsignal a(t) in ein anderes Zeitsignal
ã(t). Gleichung (1) entspricht einer Faltung im Zeitbereich.
Unter Benutzung des Faltungstheorems
wobei * den Faltungsoperator und F die Fourier-Transformation bedeuten,
kann man die Gleichung (1) auch folgendermaßen darstellen:
Mit der Korrespondenz
erhält man für die Fouriertransformierte von H[a(t)]
Die Hilbert-Transformation einer Zeitfunktion a(t) läßt sich also
durchführen, indem man a(t) nach Fourier transformiert, das Spektrum
mit i mal sign(f) multipliziert und das Ergebnis wieder in den Zeit
bereich zurücktransformiert.
Mit Hilfe der Hilbert-Transformation läßt sich aus einem Zeitsignal
a(t) ein sogenanntes analytisches Signal generieren, welches folgen
dermaßen definiert ist:
Der besondere Vorteil des analytischen Signals (t) gegenüber dem
ursprünglichen, rein reellen Zeitsignal a(t) für das vorliegende
Verfahren ist die Möglichkeit, durch Ableitung der Phase die Momen
tanfrequenz des Signals zu berechnen:
Schließlich läßt sich mit den Gleichungen (7) und (9) und den allgemei
nen Rechenregeln der Fouriertransformation die Fouriertransformierte
des analytischen Signals schreiben als
Die hier für die Transformation kontinuierlicher Zeitsignale darge
stellten Grundlagen lassen sich ohne inhaltliche Änderung auch auf
die diskrete Transformation von Zahlenfolgen aus abgetasteten Signa
len übertragen. Für die dabei relevanten Verfahren und Randbedingun
gen sei auf die Literatur verwiesen, in der diese Thematik ausführ
lich behandelt wird (z. B. (2)).
Auf der Basis dieser Grundlagen läßt sich das Verfahren zur Lineari
sierung der Frequenzmodulation folgendermaßen beschreiben:
Ausgangspunkt für einen Meßzyklus ist ein Satz von m Zahlenwerten
k(i), i=0 . . . m-1, durch die die Ansteuerfunktion für den Oszillator
der Radareinheit beschrieben ist. Die Kontrolleinheit schickt diese
Werte an den D/A-Wandler und steuert so die Modulation der Sendefre
quenz. Die Werte k(i) sind Schätzwerte für die ideale Ansteuerfunk
tion, welche zu einer frequenzlinearen Modulation der Sendefrequenz
(Oszillatorfrequenz) führen würde. Ziel der folgenden Schritte ist
die Berechnung eines neuen Satzes von Werten k(i), der dieser idea
len Ansteuerfunktion möglichst nahekommt.
- a) Aus den Werten k(i) erzeugt die Kontrolleinheit mit Hilfe des D/A-Wandlers die Ansteuerfunktion für die Radareinheit.
- b) Gleichzeitig mit dem Schritt a) wird das Spannungssignal, welches die Radareinheit zurückliefert, abgetastet, vom A/D-Wandler quanti siert und in der Recheneinheit gespeichert. Man erhält einen Satz von n Abtastwerten a(j).
- c) Mit den Abtastwerten aus b) wird ein FFT (fast fourier transform) durchgeführt. Man erhält ein Spektrum, bestehend aus n komplexen Zahlen, die die Frequenz- und Phaseninformation des Signals erhal ten. Fig. 3 zeigt vier idealisierte Teile 16 bis 19 von Amplituden spektren beim Vorhandensein von vier Reflektoren bei völlig linearer Modulation. Jedes Reflexionsobjekt wird repräsentiert durch eine schmale Amplitudenspitze bei einer Frequenz, die vom Abstand des Re flexionsobjektes abhängt. Bei nichtidealer Modulation jedoch sind die Frequenzen, die im Signal der Radareinheit enthalten sind, nicht zeitlich konstant, so daß sie zu mehreren Frequenzlinien des Spek trums einen Anteil liefern. Dies führt zu einer Verbreiterung der erwarteten Amplitudenspitzen, wie sie für die vier Teilspektren 20 bis 23 in Fig. 4 dargestellt sind.
- d) Das Teilspektrum 22 (Fig. 4) wird von einer Fensterfunktion 26 derart umhüllt, daß die Frequenzlinien genau eines Reflexionsobjekts bei der Multiplikation der Fensterfunktion mit dem gesamten Spektrum erhalten bleiben, die Frequenzlinien anderer Reflexionsobjekte und Störungen jedoch unterdrückt werden. Als Fensterfunktion eignen sich z. B. Hanning- oder Hammingfenster (2).
- Fig. 5 zeigt das Ergebnis von Schritt d), angewandt auf das Gesamt spektrum.
- e) Gemäß Gleichung (13) werden die Werte des Spektrums für negative Frequenzen Null gesetzt, die Werte positiver Frequenzen mit dem Fak tor zwei multipliziert. Man erhält so die Fouriertransformierte des analytischen Signals.
- f) Mit dem modifizierten Spektrum aus e) wird eine inverse FFT durchgeführt. Ergebnis ist ein analytisches Zeitsignal entsprechend Gleichung (8) in Form von n komplexen Abtastwerten a(j).
- g) Analog zu den Gleichungen (11) und (12) wird die Momentanfrequenz des analytischen Signals bestimmt nach der Formel: wobei T die Abtastperiode ist. Wegen der 2π-Periodizität der Pha senfunktion Φ muß man im Falle eines Phasensprungs zwischen Φ(j-1) und Φ (j), was nach Gleichung (14) zu einer negativen Frequenz führen würde, zur Korrektur 2 · π zum Zähler addieren. Normiert man die Er gebnisse durch eine Division aller f(j) durch Mittelwert aller f(j) und subtrahiert eins, so erhält man die relative Abweichung d(j) der Momentanfrequenz von ihrem Mittelwert (Fig. 7).
- h) Die Koeffizienten k(i) der Steuerfunktion können nun so modifi ziert werden, daß den Abweichungen d(j) entgegengewirkt wird. Die Rechenvorschrift hierfür hängt unter anderem ab von der Charakteri stik des D/A-Wandlers und dem Verhältnis der Taktraten vom D/A- und A/D-Wandler. Für den Fall, daß beide Taktraten gleich sind und der D/A-Wandler Integrator-Charakteristik besitzt, d. h. sein Ausgangs signal mit jedem neuen k(i) um einen Wert u(i)∼k(i) erhöht bzw. er niedrigt, sei eine mögliche Rechenvorschrift exemplarisch angegeben: kneu(i) = k(i)/(1 + d(i)), i = ..n-1
Die neuen Ansteuerkoeffizienten kneu(i) werden im nächsten Zyklus in
Schritt a) als k(i) weiterverwendet.
Die Schritte a) bis c) werden in der Regel gemäß der eigentlichen
Aufgabe des Radar-Systems dauernd zyklisch durchgeführt. Mit den
Schritten d) bis g) kann entweder mit gleicher Häufigkeit wie a) bis
c) oder auch nur stichprobenartig die Qualität der Ansteuerfunktion
bezüglich der Linearität überprüft werden. Übersteigt die in Schritt
g) berechnete Abweichung von der Linearität einen vorgegebenen Maxi
malwert, so kann mit Schritt h) eine Korrektur der Koeffizienten der
Ansteuerfunktion vorgenommen werden.
Beispiele der Frequenzlinearität sind in Fig. 6 und 7 dargestellt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind folgende vorteilhafte
Schritte vorgesehen:
- - Werden bei einer Messung mehrere Reflexionsobjekte erfaßt, so kön nen die zugehörigen Teilspektren, sofern sie sich nicht überlappen, einzeln mit einer Fensterfunktion gemäß Schritt d) isoliert und ge trennt nach den Schritten e) bis g) weiterverarbeitet werden. Man erhält dementsprechend mehrere Ergebnisse für die Linearitätsabwei chung, die gemittelt werden können, um statistische Meßunsicherhei ten zu verringern.
- - Ebenfalls um statistische Meßunsicherheiten zu verringern, können zwischen Schritt g) und h) Mittelwerte aus beliebig vielen vorherge henden Messungen und Berechnungen durchgeführt werden.
In Fig. 9 ist ein Flußdiagramm dargestellt, das zur Steuerung der
Kontroll- und Recheneinheit 1 entsprechend der Schritte a) bis h)
verwendbar ist. Nach dem Start in Position 30 werden in Position 31
Startwerte für k(i) vorgegeben, wobei i die Werte 0 bis 1023 an
nimmt. Entsprechend den Schritten a) und b) werden in Position 32
die Werte k(i) für i = 0 bis 1023 an den Digital-Analogwandler 2
ausgegeben. Desweiteren werden vom Analog-Digitalwandler 4 die Werte
u(j) für j = 0 bis 1023 eingelesen. In Position 33 wird die Fourier-
Transformation A(j) = FFT(u(j)) für den Schritt c) durchgeführt.
Entsprechend der Fig. 4 wird in Position 34 das Teilspektrum 22
durch Multiplikation mit der Fensterfunktion 26 isoliert (Schritt
d)). In Position 35 wird entsprechend dem Schritt e) das Spektrum
des analytischen Signals berechnet:
A(j) = 2 * A(j), j = 0 bis 511 und A(j) = 0, j = 512 bis 1023
In Position 36 wird entsprechend dem Schritt f) die inverse Fourier-
Transformation A(j) = iFFT(A(j)) gebildet.
In Position 37 wird (Schritt g) die Momentanfrequenz nach der Glei
chung (14) berechnet und deren Abweichung d(j) vom Sollwert ermit
telt.
In Position 38 wird abgefragt, ob die Abweichung d(j) vom Sollwert
zu groß ist. Ist das nicht der Fall, dann beginnt das Programm wie
der in Position 32. Ist die Abweichung dagegen zu groß, dann erfolgt
in Position 39 entsprechend Schritt h eine Neuberechnung der An
steuerkoeffizienten:
k(i) = k(i)/(1 + d(i)), i = 0 bis 1023
Danach startet das Programm wieder in Position 32.
Literatur:
[1] N. Thrane, The Hilbert Transform
Technical Review 3/1984, Bruel & Kjaer
[2] Stearns, Digitale Verarbeitung analoger Signale
[1] N. Thrane, The Hilbert Transform
Technical Review 3/1984, Bruel & Kjaer
[2] Stearns, Digitale Verarbeitung analoger Signale
Claims (7)
1. Radarsystem mit einem Millimeterwellen-Oszillator für ein
BMCW-Radarsystem, mit einer Radareinheit, mit einer steuerbaren Vor
richtung zur Erzeugung einer rampenförmig modulierten Oszillatorfre
quenz als Ausgangssignal und mit einer Steuereinheit, dadurch ge
kennzeichnet,
- a) daß die Steuereinheit eine Kontroll- und Recheneinheit (1) auf weist, der über einen Analog- /Digitalwandler (3) wenigstens ein Teil des Ausgangssignals der Radareinheit (4) zuführbar ist,
- b) daß die Kontroll- und Recheneinheit (1) mit einer vorgegebenen Funktion die Linearität der modulierten Oszillatorfrequenz überprüft und mit vorgegebenen Sollwerten vergleicht,
- d) und daß bei Abweichung von den Sollwerten ein Steuersignal bild bar ist, das der Radareinheit (4) über einen Digital-/Analogwandler (2) zuführbar ist und das die Abweichung von der Linearität der mo dulierten Oszillatorfrequenz in der Weise kompensiert, daß die Fre quenzänderung pro Zeiteinheit konstant ist.
2. Radarsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Linearität der modulierten Oszillatorfrequenz mittels der Hil
bert-Transformation überprüfbar ist.
3. Radarsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß für wenigstens einen Meßzyklus die Linearität der
modulierten Oszillatorfrequenz überprüfbar ist.
4. Radarsystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Linearität der modulierten Oszillatorfrequenz
stichprobenartig überprüfbar ist.
5. Radarsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß beim Auftreten mehrerer Reflexionsobjekte die zu
gehörigen Teilspektren mit Hilfe einer vorgegebenen Fensterfunktion
isolierbar und die Linearität für jedes Teilspektrum bestimmbar ist.
6. Radarsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Linearitätsabweichungen der Reflexionsspektren
durch Mittelwertbildung bestimmbar sind.
7. Radarsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Sollwerte für die Linearität der modulierten
Oszillatorfrequenz in einer Wertetabelle gespeichert sind.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4104792A DE4104792A1 (de) | 1991-02-16 | 1991-02-16 | Fmcw-radarsystem mit linearer frequenzmodulation |
| US07/834,403 US5252981A (en) | 1991-02-16 | 1992-02-12 | FMCW radar system with linear frequency modulation |
| EP92102293A EP0499952B1 (de) | 1991-02-16 | 1992-02-12 | FMCW-Radarsystem mit linearer Frequenzmodulation |
| DE59206793T DE59206793D1 (de) | 1991-02-16 | 1992-02-12 | FMCW-Radarsystem mit linearer Frequenzmodulation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4104792A DE4104792A1 (de) | 1991-02-16 | 1991-02-16 | Fmcw-radarsystem mit linearer frequenzmodulation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE4104792A1 true DE4104792A1 (de) | 1992-08-20 |
Family
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19700740A1 (de) * | 1997-01-11 | 1998-09-10 | Rohde & Schwarz | Verfahren zum Bestimmen der Frequenz eines sinusförmigen Signalabschnittes |
| US6437854B2 (en) | 2000-02-08 | 2002-08-20 | Robert Bosch Gmbh | Radar system for determining optical visual range |
| DE10315012A1 (de) * | 2003-04-02 | 2004-10-28 | Eads Deutschland Gmbh | Verfahren zur Linearisierung von FMCW-Radargeräten |
| EP2031416A1 (de) * | 2007-08-30 | 2009-03-04 | Balluff GmbH | Mikrowellen-Näherungssensor und Verfahren zur Ermittlung des Abstands zwischen einem Messkopf und einem Zielobjekt |
| DE102023119216B3 (de) | 2023-07-20 | 2024-09-26 | Sick Ag | FMCW-Verfahren |
Families Citing this family (44)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2691809B1 (fr) * | 1992-05-26 | 1994-09-02 | Thomson Csf | Procédé de compensation automatique de la non linéarité de la pente de modulation d'un radar à onde continue modulée en fréquence et radar pour sa mise en Óoeuvre. |
| DE4242700C2 (de) * | 1992-12-17 | 2003-01-30 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zur Messung des Abstandes und der Geschwindigkeit von Objekten |
| US5363186A (en) * | 1994-01-27 | 1994-11-08 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Method of producing an optical wave with a predetermined optical function |
| US5376938A (en) * | 1994-04-04 | 1994-12-27 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Method and apparatus for maintaining linearity and frequency accuracy of an FM chirp waveform |
| DE19538309C2 (de) * | 1995-10-14 | 1998-10-15 | Volkswagen Ag | Radarverfahren zur Messung von Abständen und Relativgeschwindigkeiten zwischen einem Fahrzeug und einem oder mehreren Hindernissen |
| US6072426A (en) * | 1996-08-15 | 2000-06-06 | Alliedsignal Inc. | Modulator slope calibration circuit |
| US6008754A (en) * | 1996-08-15 | 1999-12-28 | Alliedsignal Inc. | On-ground radio altimeter calibration system |
| DE19632889A1 (de) * | 1996-08-16 | 1998-02-19 | Bosch Gmbh Robert | Radarsystem mit einem frequenzmodulierten Sendesignal |
| US6407697B1 (en) * | 2000-06-15 | 2002-06-18 | Honeywell International Inc. | Low probability of intercept coherent radar altimeter |
| WO2002014891A2 (en) | 2000-08-16 | 2002-02-21 | Raytheon Company | Automotive radar systems and techniques |
| EP1309882B1 (de) | 2000-08-16 | 2004-12-08 | Raytheon Company | System zur erfassung von naheliegenden objekten |
| US20020075138A1 (en) * | 2000-08-16 | 2002-06-20 | Van Rees H. Barteld | Portable object detection system |
| EP2474436A3 (de) * | 2000-08-16 | 2012-07-25 | Valeo Radar Systems, Inc. | Geschaltete Strahlenantennenarchitektur |
| WO2002014098A2 (en) * | 2000-08-16 | 2002-02-21 | Raytheon Company | Safe distance algorithm for adaptive cruise control |
| US6577269B2 (en) | 2000-08-16 | 2003-06-10 | Raytheon Company | Radar detection method and apparatus |
| US6903679B2 (en) * | 2000-08-16 | 2005-06-07 | Raytheon Company | Video amplifier for a radar receiver |
| WO2002021156A2 (en) * | 2000-09-08 | 2002-03-14 | Raytheon Company | Path prediction system and method |
| US6708100B2 (en) * | 2001-03-14 | 2004-03-16 | Raytheon Company | Safe distance algorithm for adaptive cruise control |
| DE60236966D1 (de) * | 2001-05-16 | 2010-08-19 | Nxp Bv | Frequenzmodulator unter verwendung einer phasenregelschleife |
| US6995730B2 (en) | 2001-08-16 | 2006-02-07 | Raytheon Company | Antenna configurations for reduced radar complexity |
| US7183995B2 (en) | 2001-08-16 | 2007-02-27 | Raytheon Company | Antenna configurations for reduced radar complexity |
| US6970142B1 (en) | 2001-08-16 | 2005-11-29 | Raytheon Company | Antenna configurations for reduced radar complexity |
| JP2003240842A (ja) * | 2002-02-14 | 2003-08-27 | Murata Mfg Co Ltd | レーダ |
| US6611227B1 (en) | 2002-08-08 | 2003-08-26 | Raytheon Company | Automotive side object detection sensor blockage detection system and related techniques |
| US7220593B2 (en) * | 2002-10-03 | 2007-05-22 | Battelle Memorial Institute | Buffy coat separator float system and method |
| JP4062135B2 (ja) * | 2003-03-14 | 2008-03-19 | 株式会社村田製作所 | 高周波発振装置、無線装置およびレーダ |
| WO2005112140A2 (en) * | 2004-04-12 | 2005-11-24 | The Board Of Governors For Higher Education, State Of Rhode Island And Providence Plantations | Thin film ceramic thermocouples |
| US6992614B1 (en) | 2004-04-22 | 2006-01-31 | Honeywell International Inc. | Radar altimeter |
| US7680464B2 (en) * | 2004-12-30 | 2010-03-16 | Valeo Radar Systems, Inc. | Waveguide—printed wiring board (PWB) interconnection |
| US7603097B2 (en) * | 2004-12-30 | 2009-10-13 | Valeo Radar Systems, Inc. | Vehicle radar sensor assembly |
| US7327308B2 (en) * | 2005-04-28 | 2008-02-05 | Chung Shan Institute Of Science And Technology, Armaments Bureau, M.N.D. | Programmable method and test device for generating target for FMCW radar |
| US7345619B2 (en) * | 2005-12-30 | 2008-03-18 | Valeo Raytheon Systems, Inc. | Generating event signals in a radar system |
| EP2260322A1 (de) | 2008-03-31 | 2010-12-15 | Valeo Radar Systems, Inc. | Vorrichtung und verfahren zur erkennung einer automobil-radarsensor-sperre |
| US20100042350A1 (en) * | 2008-08-12 | 2010-02-18 | Certrite Llc | Doppler radar gun certification system |
| DE102008050117A1 (de) * | 2008-10-06 | 2010-04-08 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Kalibration einer Radareinheit mit gerätespezifischen Korrekturkurven |
| DE102009024883A1 (de) | 2009-06-09 | 2010-12-16 | Metek Metereologische Meßtechnik GmbH | Verfahren und Vorrichtung zur Messung einer Entfernungsänderung |
| EP2302408B1 (de) * | 2009-09-17 | 2013-02-27 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur Detektion eines Objekts mit einem FMCW-Entfernungsmesssystem |
| US9653796B2 (en) | 2013-12-16 | 2017-05-16 | Valeo Radar Systems, Inc. | Structure and technique for antenna decoupling in a vehicle mounted sensor |
| US10746851B2 (en) | 2015-12-18 | 2020-08-18 | Texas Instruments Incorporated | Circuits and methods for determining chirp signal linearity and phase noise of a FMCW radar |
| DE102017207607B4 (de) * | 2017-05-05 | 2025-01-30 | Continental Autonomous Mobility Germany GmbH | Radarsystem mit Überwachung der Frequenzlage einer Folge von gleichartigen Sendesignalen |
| DE102017207604B4 (de) * | 2017-05-05 | 2019-11-28 | Conti Temic Microelectronic Gmbh | Radarsystem mit Überwachung der Frequenzmodulation einer Folge von gleichartigen Sendesignalen |
| EP3428679B1 (de) | 2017-07-11 | 2021-11-17 | Nxp B.V. | Radarvorrichtung |
| US10969465B2 (en) | 2018-05-01 | 2021-04-06 | Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. | Reference-free nonlinearity correction for FMCW-based sensing systems |
| US12455349B2 (en) * | 2023-07-27 | 2025-10-28 | Texas Instruments Incorporated | Estimating and compensating for crystal oscillator differences in a multi-crystal-oscillator radar |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2710841A1 (de) * | 1976-03-12 | 1977-09-15 | Trt Telecom Radio Electr | Frequenzmodulator fuer abstandsmessungen mit hoher genauigkeit |
| US4593287A (en) * | 1982-09-30 | 1986-06-03 | The Boeing Company | FM/CW sweep linearizer and method therefor |
| US4968968A (en) * | 1989-11-09 | 1990-11-06 | Hughes Aircraft Company | Transmitter phase and amplitude correction for linear FM systems |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2461263A1 (fr) * | 1979-07-13 | 1981-01-30 | Trt Telecom Radio Electr | Amelioration du calibrage dans un radioaltimetre |
| US4539565A (en) * | 1982-08-16 | 1985-09-03 | The Boeing Company | FM/CW radar linearization network and method therefor |
| US4499435A (en) * | 1982-09-30 | 1985-02-12 | Harris Corporation | System for linearizing sweep of voltage controlled oscillator |
| FR2548488B1 (fr) * | 1983-06-28 | 1985-10-18 | Thomson Csf | Dispositif de generation d'un signal module en frequence |
| US4647873A (en) * | 1985-07-19 | 1987-03-03 | General Dynamics, Pomona Division | Adaptive linear FM sweep corrective system |
-
1991
- 1991-02-16 DE DE4104792A patent/DE4104792A1/de not_active Ceased
-
1992
- 1992-02-12 EP EP92102293A patent/EP0499952B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1992-02-12 DE DE59206793T patent/DE59206793D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1992-02-12 US US07/834,403 patent/US5252981A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2710841A1 (de) * | 1976-03-12 | 1977-09-15 | Trt Telecom Radio Electr | Frequenzmodulator fuer abstandsmessungen mit hoher genauigkeit |
| US4593287A (en) * | 1982-09-30 | 1986-06-03 | The Boeing Company | FM/CW sweep linearizer and method therefor |
| US4968968A (en) * | 1989-11-09 | 1990-11-06 | Hughes Aircraft Company | Transmitter phase and amplitude correction for linear FM systems |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19700740A1 (de) * | 1997-01-11 | 1998-09-10 | Rohde & Schwarz | Verfahren zum Bestimmen der Frequenz eines sinusförmigen Signalabschnittes |
| DE19700740C2 (de) * | 1997-01-11 | 2000-04-27 | Rohde & Schwarz | Verfahren zum Bestimmen der Frequenz eines sinusförmigen Signalabschnittes und Anordnung zum Ausführen dieses Verfahrens |
| US6437854B2 (en) | 2000-02-08 | 2002-08-20 | Robert Bosch Gmbh | Radar system for determining optical visual range |
| DE10315012A1 (de) * | 2003-04-02 | 2004-10-28 | Eads Deutschland Gmbh | Verfahren zur Linearisierung von FMCW-Radargeräten |
| DE10315012B4 (de) * | 2003-04-02 | 2005-05-12 | Eads Deutschland Gmbh | Verfahren zur Linearisierung von FMCW-Radargeräten |
| EP1464982A3 (de) * | 2003-04-02 | 2005-07-27 | EADS Deutschland GmbH | Verfahren zur Linearisierung von FMCW-Radargeräten |
| US7068216B2 (en) | 2003-04-02 | 2006-06-27 | Eads Deutschland Gmbh | Method for the linearization of FMCW radar devices |
| EP2031416A1 (de) * | 2007-08-30 | 2009-03-04 | Balluff GmbH | Mikrowellen-Näherungssensor und Verfahren zur Ermittlung des Abstands zwischen einem Messkopf und einem Zielobjekt |
| DE102007042954A1 (de) * | 2007-08-30 | 2009-03-05 | Balluff Gmbh | Mikrowellen-Näherungssensor und Verfahren zur Ermittlung des Abstands zwischen einem Messkopf und einem Zielobjekt |
| DE102023119216B3 (de) | 2023-07-20 | 2024-09-26 | Sick Ag | FMCW-Verfahren |
| EP4495630A1 (de) * | 2023-07-20 | 2025-01-22 | Sick Ag | Fmcw-verfahren |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| EP0499952A1 (de) | 1992-08-26 |
| EP0499952B1 (de) | 1996-07-24 |
| US5252981A (en) | 1993-10-12 |
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